Esercitazione n.1 Corso di Laboratorio Analisi Dati

Docente: Alexis Pompili

ESERCITAZIONE-1 del corso di LABORATORIO ANALISI DATI (A.Pompili)

In questa esercitazione si impara:  1) ad eseguire i principali comandi di ROOT,  2) ad eseguire una macro scri<a in C (in ambiente ROOT) 3) a fare un confronto daB reali ‐ daB simulaB (Monte      Carlo) con normalizzazione assoluta 4) a preparare un plot (output di ROOT)      con cara<erisBche e qualita’ da pubblicazione 5) a rappresentare le varie componenB simulate con gli stacked plots .  Il plot che faremo e’ del Bpo di quello che appare nella pag.11 (fig.4) della pubblicazione Performance of CMS muon reconstruc1on in pp collisions at sqrt{s}= 7TeV sulla rivista Journal of Instrumenta3on (JINST) 7, P10002 (2012). [link dalla pagina h<p://webcms.ba.infn.it/~pompili/data_analysis_lab/unix‐links.html ]  Si consiglia preliminarmente di studiare le pagg.6‐12 del sudde<o arBcolo per capire il significato fisico dei conceW seguenB: ‐  So@ Muons, Tight Muons ‐  Prompt Muons, Muons from Beauty, Muons from Charm, Muons from Light Hadrons ‐  Fake Muons (hadrom punch‐through), Duplicates (Ghost Muons) 

Collegatevi sulla macchina virtuale 90.147.102.28 del Tier2 di Bari  [ringrazio G.Donvito e V.Spinoso (Tier‐2 managers) per la configurazione della macchina]: 1) via Xming se usate sistema operaBvo Windows (come per il desktop in laboratorio), 2) via ssh se usate un laptop con Linux/Unix: ssh ‐X username@90.147.102.28 

Una volta entraB sulla macchina ci si trova nella directory:  /home/username Create il file login_slc6.sh: >touch login_slc6.sh Nel file scrivete la seguente riga (usate vi o emacs):  source /afs/cern.ch/sw/lcg/app/releases/ROOT/5.32.04/x86_64‐slc5‐gcc43‐opt/root/bin/thisroot.sh  Rendetelo un file eseguibile: chmod u+x login_slc6.sh ed eseguitelo:  source login_slc6.sh (lo farete ogni volta che aprite la sessione)  Create la so<odirectory /home/username/esercitazione‐1: mkdir esercitazione‐1 Andate in tale so<odirectory e createne un’altra: mkdir rooailes  In questa cartella vi copio i rooeiles seguenB (il primo conBene daB reali, l’altro simulaB):  ‐rw‐r‐xr‐‐ 1 pompili cms 272774 Nov  6 16:35 Histos_Data_ZeroBias_1aprnew_goodZB_last_OK.root ‐rw‐r‐xr‐‐ 1 pompili cms 322854 Nov  6 16:35 Histos_Mc_MinBias_1aprnew_goodZB_last.root 

Per iniziare …

Qualche cenno generale su ROOT

In questa esercitazione lavoreremo sugli istogrammi. Come documentazione di riferimento trovate: @p://root.cern.ch/root/doc/3Histograms.pdf 

Inizio Esercitazione

Per aprire ROOT, fare:  [username@alexis‐corso rooeiles]$ root 

Per lanciare il programma ROOT

nome  utente 

nome  macchina 

directory  corrente 

Prompt di Unix 

Nota:per evitare l’apparire (temporaneo del logo di ROOT) fate: [username@alexis‐corso rooeiles]$ root ‐l  Per uscire dall’ambiente ROOT:                    root [0]  .q Per eseguire un comando della shell unix: root [0]  .!comando‐shell Per vedere tuW i comandi:                           root [0]  .? 

Prompt di ROOT: siete dentro ROOT ! 

Per aprire la seguente rootupla con ROOT, Histos_Mc_MinBias_1aprnew_goodZB_last.root, fare:  [username@alexis‐corso rooeiles]$ root ‐l  Histos_Mc_MinBias_1aprnew_goodZB_last.root  E una volta entraB in ambiente ROOT apro il “TBrowser” (e’ la ROOT GUI cioe’ l’interfaccia grafica di ROOT) per vedere il file (che conBene, in questo caso, solo istogrammi): root [0]  TBrowser a  Questo comando lancia il seguente pannello interaWvo (con cui posso ispezionare il file): 

Per aprire ed ispezionare una file rootupla con ROOT - 1

Per aprire ed ispezionare una file rootupla con ROOT - 2

In alternaBva: [username@alexis‐corso rooeiles]$ root –l  E una volta entraB… apro il file: root[0] Tfile f(“Histos_Mc_MinBias_1aprnew_goodZB_last.root”)  Posso ispezionare la lista degli istogrammi contenuB:     root[1] f‐>ls()                                              …………………………… Infine posso aprire il browser interaWvo:                             root [2]  TBrowser a Oppure guardarmi da linea di comando il singolo istogramma:  root[2] hMuons_qoverp_SOFT_beauty_1gpv‐>Draw()  

Create la so<o‐directory /home/username/esercitazione‐1/step0/ , dove adesso vi copio la macro main.C, mentre voi create al suo interno la so<odir. Plots, ovvero dove la macro – in esecuzione ‐ scrivera’ i file  contenenB i plot. Per eseguire la macro in linguaggio C/C++:             root [0] .x main.C("7nov","png","SOFT","q3mespt","doub","1gpv","Log","Step0")  

STEP-0 : visualizzazione istogrammi – 1

data che comparira’  nel nome del file creato 

estensione del file contenente I plot 

Bpologia dei muoni da rappresentare 

Per modularizzare  la macro 

Per indicare la scala logaritmica del plot (“Lin” in alternaBva) 

Bpo di variabile da rappresentare (double, int, …) [per moBvi storici] 

scelta della variabile da rappresentare 

Una volta eseguita la macro, visualizzare il file con i plot:  [username@alexis‐corso step0]$ display ./Plots/q3mespt_SOFT_7nov_Step0_Log.png   

STEP-0 : visualizzazione istogrammi – 2

Nota: gli overflow/underflow si apprezzano Bpicamente con la scala logaritmica 

STEP-0 : visualizzazione istogrammi – 3

La visualizzazione degli overflow/underflow negli istogrammi non e’ un default in ROOT. Per o<enerla si procede con le seguenB linee di codice da inserire per ogni istogramma:  

Per fare apparire le entries dei daB come pallini e non come croci aggiungere: hData‐>SetMarkerStyle(20); per ridimensionarli aggiungere:  hData‐>SetMarkerSize(0.55);  Per dare colori di riempimento agli istogrammi delle componenB simulate:  hBeautyFlavour‐>SetFillColor(7); hCharmFlavour‐>SetFillColor(5); hLightHadrons‐>SetFillColor(2); hFake‐>SetFillColor(14); hGhost‐>SetFillColor(3); 

STEP-0 : visualizzazione istogrammi – 4

STEP-1 : normalizzazione assoluta – 1

Lint

MC=Nevt

GEN

! Pythia

MinBias

fSCALE =LintMC

Lint

DATA

Lint

DATA

Si potra’ apprezzare che le 5 distribuzioni simulate sono effeWvamente scalate (notate il cambio di scala in ordinata rispe<o al plot precedente). Si noB che che il numero di entries rimane lo stesso nel box della staBsBca!!!! (il che puo’ ingenerare confusione … ma basta guardare gli overflow/underflow che non sono piu’ interi per essere cerB dello scaling). 

STEP-1 : normalizzazione assoluta – 2

Create la so<o‐directory /home/username/esercitazione‐1/step1/ , dove adesso vi copio la macro main.C, mentre voi create al suo interno la so<odir. Plots, ovvero dove la macro – in esecuzione ‐ scrivera’ i file  contenenB i plot.  Stavolta la macro in linguaggio C/C++ si esegue con :              root [0] .x main.C("7nov","png","SOFT","q3mespt","doub","1gpv","Log","Step1”) 

Una volta eseguita la macro, visualizzare il file con i plot:  [username@alexis‐corso step1]$ display ./Plots/q3mespt_SOFT_7nov_Step1_Log_scaleLumi.png  

ESERCIZIO: provare a fare la normalizzazione relaOva (confronto fra shape)   

STEP-2 : sovrapposizione con stacking - 1

STEP-2 : sovrapposizione con stacking - 2

  Con…  [username@alexis‐corso step2]$ display ./Plots/q3mespt_SOFT_7nov_Step2_Log_stacked.png   … si oWene:  

STEP-2 : sovrapposizione con stacking - 3

Create la so<o‐directory /home/username/esercitazione‐1/step2/ , dove adesso vi copio la macro main.C, mentre voi create al suo interno la so<odir. Plots, ovvero dove la macro – in esecuzione ‐ scrivera’ i file  contenenB i plot.    Stavolta la macro in linguaggio C/C++ si esegue con :             root [0] .x main.C("7nov","png","SOFT","q3mespt","doub","1gpv","Log","Step2”) 

STEP-3 : sistemazione grafica finale - 1

Create la so<o‐directory /home/username/esercitazione‐1/step3/ , dove adesso vi copio la macro main.C, mentre voi create al suo interno la so<odir. Plots, ovvero dove la macro – in esecuzione ‐ scrivera’ i file  contenenB i plot.  Stavolta la macro in linguaggio C/C++ si esegue con :             root [0] .x main.C("7nov","png","SOFT","q3mespt","doub","1gpv","Log","Step3”) 

Il plot si oWene con: [username@... step3]$ display ./Plots/q3mespt_SOFT_7nov_Step3_Log_stacked_final.png 

STEP-3 : sistemazione grafica finale - 2

Work in progress 

STEP-4 : rapporto dati/MC - 1

Work in progress 

STEP-4 : rapporto dati/MC - 2

Esercizio per casa (e’ stata la prova pratica del febbraio 2013)

A parBre dai files usaB nella prima lezione praBca, cioe’ : Histos_Mc_MinBias_1aprnew_goodZB_last.root (file di Monte Carlo) Histos_Data_ZeroBias_1aprnew_goodZB_last.root (file di DaB Reali) modificare la macro di ROOT usata in tale lezione (si usi anche il file di sBle tdrstyle.C) al fine di o<enere il seguente plot di confronto daB‐MC per la variabile signif2d (che e’ la significaBvita’ del parametro d’impa<o trasverso per i muoni TIGHT di minimum bias): 

Inoltre ricavare il seguente plot del  rapporto daB/MC per la stessa osservabile: 

Provare infine a ricavare il seguente plot del rapporto riorganizzando i bin in modo piu’ significaBvo (evitando cioe’ di dipendere troppo dalle flu<uazioni) [suggerimento: usare il metodo Rebin di TH1D]: